Właściwości wytrzymałościowe betonu pozwalają na stosowanie go do budowy konstrukcji nośnych, które są poddawane dużym obciążeniom. Jest mocny, trwały i odporny na zmiany temperatury, ale mimo to beton ma jeden bardzo istotny proces, którym jest karbonatyzacja betonu.
Informacje ogólne
Beton jest materiałem porowatym i w związku z tym może łatwo absorbować CO2, który w interakcji z kamieniem cementowym i dodatkami klinkierowymi obniża zasadowość fazy ciekłej materiału, co może mieć szkodliwe skutki.
Konstrukcje z metalowym zbrojeniem w fundamentach zaczynają korodować podczas karbonatyzacji, w wyniku czego powstaje rdza, co z kolei prowadzi do utraty integralności strukturalnej i zmniejszenia nośności konstrukcji.
Procesy chemiczne
Proces karbonatyzacji betonu rozpoczyna się w momencie produkcji materiału i trwa przez cały okres jego eksploatacji. Proces przebiega w następujący sposób: w betonie zachodzi złożona reakcja chemiczna polegająca na przemianie wodorotlenku wapnia w węglan wapnia w kontakcie z powietrzem, czyli gazami kwasotwórczymi (dwutlenek węgla).
Gazowy dwutlenek węgla wnika w pory podłoża betonowego i neutralizuje środowisko alkaliczne w stanie wilgotnym. W procesie tym wartość pH zostaje obniżona z 12-12,5 do 9, co osłabia właściwości ochronne materiału i stwarza korzystne środowisko dla korozji.
Główne etapy powstawania rdzy:
Dyfuzja CO2 przez pory betonu.
Reakcja i rozpuszczanie CO2 w alkalicznym płynie porowym.
Neutralizacja Ca (OH)2 powstałym kwasem.
Aktywność procesu karbonatyzacji zależy od jakości betonu i właściwości środowiska. Szczególne znaczenie mają następujące wskaźniki:
- Wilgotność powietrza.
- Stężenie dwutlenku węgla.
- Porowatość i przepuszczalność betonu.
- Nacisk.
- Temperatura otoczenia.
W wyniku reakcji pozostają produkty powstawania hydratacji z produktami ubocznymi - tlenek glinu, uwodniona krzemionka, tlenek żelaza.
Głębokość karbonatyzacji betonu
Oceniając niezawodność konstrukcji betonowej, określa się głębokość karbonizacji. Przez tę definicję rozumie się odległość od powierzchni struktury do granicy przejścia pH od kwaśnego do zasadowego.
W normalnych warunkach korozja może postępować 4-5 mm rocznie lub pozostać pasywna. W obecności zniszczonych obszarów lub gołego zbrojenia proces przyspiesza i może osiągnąć 20 - 30 mm rocznie.
Jak określić stopień karbonatyzacji betonu
Stopień i głębokość można określić różnymi metodami, na przykład:
- Dyfraktometria rentgenowska.
- Spektroskopia w podczerwieni.
- Mikroskopia.
- Różnicowa analiza termiczna.
- Analiza chemiczna.
- Metoda elektrochemiczna.
- Wyznaczanie za pomocą wskaźników.
Najczęściej testy wskaźnikowe stosuje się w połączeniu z karbometrycznymi metodami fizykochemicznymi.
W celu zidentyfikowania uszkodzonego obszaru oblicza się stopień przekształcenia betonu w formę węglanową, a w celu określenia głębokości procesu bada się obiekt, podczas którego stosuje się metodę kolorymetryczną - zastosowanie 0,1% roztworu alkoholu fenoloftaleiny.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz